一、离子选择性电极研究概述(论文文献综述)
尹坦姬,王贺敏,秦伟[1](2021)在《硝酸根离子选择性电极的构建及研究进展》文中研究表明硝酸盐含量的检测对于评价环境中硝酸盐污染和了解生态系统氮循环方面起着非常重要的作用。离子选择性电极因操作简单、选择性好、方便携带、价格低廉等优点被广泛应用于环境样品中硝酸根的测定。本文从离子选择性电极功能材料、电极设计和实际应用三方面阐述了近20年硝酸根离子选择性电极的研究进展,汇总了新合成硝酸根离子载体的选择性性能,从固体接触传导层和离子选择性敏感膜组分角度分析了固体接触式聚合物膜硝酸根离子选择性电极的构建机理,总结了非聚合物膜硝酸根离子选择性电极的发展,并对硝酸根离子选择性电极在环境中的典型应用进行了介绍,以期为水环境和土壤中硝酸根的测定提供技术支持。
刘婷[2](2021)在《固态钾离子电极的构建及血钾检测中的应用》文中研究指明钾是人体必需的元素之一,主要以离子形式存在于细胞中。在人体血清中浓度约为3.5–5.5 mM,许多生理活动都离不开钾离子。钾离子作为一种电解质,是现代医学检测中不可或缺的一个指标。因此,钾离子准确快速检测对于病人的临危救治和医学发展都至关重要。目前临床医学中主要使用以离子选择性电极(ion-selective electrode,ISE)为基础的血气分析仪进行各种电解质、小分子检测,但是仪器较大且昂贵、保养复杂、操作繁琐,当下以ISE为原型延伸出的全固态离子选择性电极(solid state ion-selective electrode),由于其易制备、易储存、便携等特点,有望实现简易、快速、便捷的血清钾离子检测,引起了人们广泛关注。本文基于当下研究热点,从固态离子选择性电极的固体接触层(实现离子?电子转换)出发,研制出以不同材料为固体转导层的全固态离子选择性电极,并使用这些电极进行了血清钾离子的检测。(1)通过电沉积二氧化锰的方法,直接在电极基底上一步得到转导层材料(Mn O2),不需繁琐的材料合成和后期涂抹等步骤,可以极大缩短实验时间,减少实验物料资源的浪费与污染。构建了以缬氨霉素为钾离子探针,电沉积二氧化锰为固体接触层的钾离子电极。该电极对钾离子响应迅速,在水层测试和抗外界干扰测试中均表现良好。其线性响应范围是1.0×10-4?1.0×10-2 M,对应的响应斜率为54.1 mV/decade(R2=0.988),检出限为5.0×10-5M。(2)为实现高的电极电位稳定性和快的电极响应速度,根据固态转导层的电子离子转换机理,往往需要电容大的转导层材料,这与超级电容器研发中需要电容大,充放电快,循环性能好的电极材料性质相似。我们采用了在电池材料中经常被用到的Mo S2、Fe3O4和石墨烯材料合成了Fe3O4修饰的、Mo S2和rGO为支撑体的转导层材料,并构建了以Fe3O4/r GO和Fe3O4/Mo S2作为固体接触层的钾离子电极。两电极对钾离子响应迅速,在各种外界干扰和水层测试中均表现出良好的电势稳定性,但是在线性响应范围、响应斜率和检出限上有很大差异。将上述三种电极用于山羊血清钾离子的检测,均能得到快速而稳定的电势响应。其检测结果与原子吸收光谱法所得的结果相比,相对标准偏差均小于3%,结果表明本文所构建的三种全固态离子选择性电极可用于血清钾检测,具有一定的实用价值。
石金伟[3](2021)在《水环境中低分子量有机胺以及六氟磷酸根的电化学法快速测定》文中认为电化学传感器因具备检测线性范围宽、灵敏度高、制备简单、经济等优点而受到广泛应用于环境快速分析。本文合成了新型类离子液体阴离子离子交换有机定域体[C4H5O2F3NS]Li以及新型固态离子液体1-辛基-3-甲基咪唑钼酸盐([Omim]6Mo7024),作为电极修饰材料分别应用到对环境中的脂肪胺以及六氟磷酸根(PF6-)的电位法快速测定;本文还利用硅溶胶凝胶和邻苯二胺分子印迹结合三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)循环伏安间接法快速测定环境样品中的三甲胺、组胺含量。具体研究内容分为以下四个部分:合成了新型[C4H5O2F3NS]Li离子交换定域体,并应用于测定环境中低分子量脂肪胺的离子色谱-电位检测器构建。为此,首先合成了新型[C4H5O2F3NS]Li离子交换定域体,并通过红外光谱(FT-IR)、飞行时间质谱(MS)、核磁共振(NMR)进行表征。然后,将该离子交换定域体通过电化学聚合修饰至玻碳电极(GCE)表面制备出电极。使用商用SCX强阳离子色谱柱,以[C4H5O2F3NS]Li修饰电极作为指示电极,构建简易离子色谱仪,测定甲胺、乙胺、丙胺为典型低分子量脂肪胺阳离子。在流动相为10 mmol/L(pH3.5)三氟乙酸缓冲溶液,流速为1.0 mL/min下,选取的三种胺均得到基线分离,甲胺、乙胺和丙胺的测定线性范围以及检出限(S/N=3)各为1.0×10-1~1.0×10-5 mol/L(8.5×10-6 mol/L);1.0×10-1~1.0×10-6mol/L(7.6×10-7 mol/L);1.0×10-1~1.0×10-4 mol/L(9.3×10-5 mol/L)。加标回收率为89.4~102.3%,重复测定5次的相对标准偏差为2.1~3.5%。对环境实际水样,该方法与商用离子色谱仪测定结果的相对偏差小于5.0%。利用硅溶胶凝胶(Sol-Gel)分子印迹(MIP)涂层,结合以多壁碳纳米管(MWCNTs)、全氟磺酸型聚合物(Nafion)及1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BmimPF6)修饰玻碳电极(GCE)构建了一种新型三甲胺(TMA)的电流型传感器。以Ru(bpy)32+为电化学活性探针,测定了环境样品中的TMA浓度。结果表示MWCNTs、Nafion、BmimPF6修饰至玻碳电极表面后,可显着增强电流响应。在所调查的各种最佳条件下,TMA测定线性范围为 1.0×10-4 mol/L~1.0×10-8 mol/L(R2=0.999),检出限为 7.4×10-9 mol/L(S/N=3)。经5次测定,对1.0×10-4mol/L、1.0×1(-7mol/L的相对标准偏差分别为4.6%、5.1%。尿样TMA测定平均值为5.85×10-6 mol/L,加标回收率为88.6~116.1%。利用邻苯二胺(o-Phenylenediamine)电化学聚合分子印迹(MIP)法将模板分子组胺(Histamine,HA)聚合至GCE表面,构建了 HA分子印迹电流型传感器。利用Ru(bpy)32+作为电活性探针,优化了电极扫描速度与扫描圈数以及洗脱时间等条件,并调查了小分子量有机胺以及具有类似结构的色胺的干扰。结果表示构建的HA分子印迹电流传感器抗干扰能力优良,传感器的线性范围为1.0×1(-5mol/L~1.0×10-7 mol/L(R2=0.997),检出限为8.4×10-8 mol/L。秋刀鱼和啤酒样品的加标回收率在90.8~104.2%,选择性优良。采用1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和钼酸铵制备了[Omim]6Mo7024固态离子液体碳糊PF6--离子选择性电极(ISE),并利用红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射(XRD)进行表征,结果表明固态离子液体成功合成。热重(TG)分析结果表明:固态离子液体在28~280℃范围内热稳定性好。将[Omim]6Mo7024与石墨粉按照1:9质量比进行混合,在将混合粉末与二甲基硅油按照6:1质量比制备成碳糊离子选择性电极(ISE)。在30℃条件下,以碳糊ISE为指示电极,Ag/AgCl电极为参比电极测定水中PF6-含量。碳糊电极检测PF6-的线性范围为1.0×10-1~1.0×10-8 mol/L(R2=0.999),检出限为5.4×10-9 mol/L。采用本方法与离子色谱法同时测定了 3组PF6-样品,相对偏差在3.2~4.6%。此外,利用该离子选择性电极考察了 KPF6在常规酸度范围(pH 6~8)水体中的水解过程,KPF6-半衰期为0.426~0.444 h,表明无机PF6-易发生水解,常规水体的酸度变化范围内PF6-的水解速率差别不大。
郭子娴[4](2021)在《聚磷菌全细胞有机磷农药传感器的研究》文中研究指明有机磷农药的过量使用给环境和人体健康带来了很大的危害,微生物法因其不会产生二次污染的特性而被广泛应用到有机磷农药的降解处理中。在先前研究中,我们提出了基于一种聚磷菌(phosphorus accumulating organism,PAO)生理特性的有机磷农药残留传感器的设想,并展示了对亲水性有机磷农药残留分析传感器构建的可行性。但由于大多数有机磷农药都属于疏水性化合物,在其分析过程中就需要加入一定量的有机溶剂溶解。而被利用于生物除磷处理的聚磷菌却不能在较高浓度有机溶剂中存活。因此,在开发有机磷农残传感器过程中,需要筛选培养出一批具有有机溶剂耐受性的聚磷菌,并对其特性进行研究。本实验首先研究了聚磷菌的有机溶剂驯化过程以及该驯化出来的聚磷菌的胞外酶的部分特性;还研究了离子液体敏感膜高灵敏度磷酸二氢根离子选择性电极;在此基础上制备了一种聚磷菌全细胞有机磷农药传感器和聚磷菌有机磷水解酶生物传感器,从而能够测定环境中的亲疏水性有机磷农药残留量。对有机溶剂-水混合溶液中的聚磷菌进行了驯化研究,采用丙酮为有机溶剂,培养出一批具有丙酮耐受性的聚磷菌,再从这批菌中分离筛选出了能高效降解非水溶性有机磷农药的杆状聚磷菌菌落。实验摸索了驯化聚磷菌对有机磷农药降解的最适宜条件,并与驯化前的条件进行了对比。实验发现在向体系中添加了10μL的乙酸,且于18℃、pH7.2的条件下,最利于驯化聚磷菌对有机磷农药的降解。在此条件下,驯化聚磷菌对水溶性农药甲胺磷降解率为99.4%,对疏水性辛硫磷的降解率达98.6%。实验还利用该丙酮驯化聚磷菌制备了干膜化菌剂,以便于菌种的长期保存。聚磷菌在降解有机磷农药的过程中胞外有机磷水解酶发挥着主要的作用。因此,本实验对胞外有机磷水解酶进行了分离提纯和分析。通过一系列硫酸铵沉淀、透析以及DEAE-Sepharose FF阴离子交换层析等过程,获得了两种较为纯净的酶。SDS-PAGE结果表明这两种酶的分子量分别约为15.11 kDa(酶Ⅰ)和11.98kDa(酶Ⅱ)。驯化前后的混合酶对疏水性辛硫磷的酶活分别为0.105 μmol/min·μg和0.164 μmol/min·μg,驯化后有机磷水解酶对辛硫磷的酶活比驯化前提高了约1.6倍。为了构建聚磷菌有机磷传感器的检测器,研究了磷酸二氢根离子选择性电极(H2PO4--ISE)。本文提出了一种灵敏度高、稳定性好的液膜敏感膜电极,该电极以环己酮和[Hmim]PF6(1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)1:1混合并加入适量CNT构成,与参比电极组成电位检测器。该H2PO4--ISE电位响应时间小于1s,最低电位检测限可以达到1×10-10 mol/L,灵敏度高,选择性优良,操作简单,可微型化。在以上研究结果的基础上,通过驯化聚磷菌进行固定化、H2PO4--ISE进行微型化等研究,制备出了一种能对环境中有机磷农药残留进行实时快速测定的聚磷菌全细胞有机磷农药传感器。该种传感器灵敏度高,线性范围广,长期使用性能好。同时,在聚磷菌胞外酶的研究基础上,制备出了一种能实现有机磷农药残留快速分析的酶电极电位传感器。
王贺敏[5](2021)在《固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的构建及应用》文中研究指明环境中硝酸盐含量的检测对于社会发展以及人类健康具有重要的意义。传统的检测方法具有设备复杂、不易现场监测等缺点,因此发展新的检测硝酸盐的方法迫在眉睫。离子选择性电极是电化学传感器的重要分支,具有设备简单、操作方便、不受样品复杂基质的干扰等优点,已经被广泛用于环境监测、医疗诊断、土壤测定等方面。传统的离子选择性电极的电位稳定性较高,但是因为其含有内充液,在使用过程中溶液容易发生渗漏,需要频繁的进行维护。近年来,固体接触式离子选择性电极因为没有内充液的存在,可以有效的避免从电极膜相流向样品溶液相的稳态主离子通量带来的影响,且具有快速高效的电位响应、良好的便携性、低成本、易于小型化等优点,已经成为电位型传感器领域的新热点。此外,固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的响应原理是:在零电流条件下,基于离子选择性敏感膜的电位响应与硝酸根离子活度之间的关系符合能斯特方程,25℃时能斯特响应斜率为59.2 m V/decade,这意味着1 m V的电位变化将引起4%的硝酸根离子活度变化,该现象表明了电位信号不利于检测微小浓度的变化。基于此,本论文构建了新的读出策略,以替代固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的电位信号,并将其应用于饮用水中硝酸盐含量的测定。主要研究内容如下:1.本章节主要介绍了硝酸盐的检测意义;综述了离子选择性电极的概念、构造、响应原理以及评价参数等;概括了全固态离子选择性电极的相关内容,并论述了不同类型固体接触传导层的离子选择性电极的响应原理;总结了近年来发展的新的读出策略;提出了本论文的主要研究内容。2.构建了固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的库仑读出策略。该读出方法的原理是:在固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极和参比电极之间施加恒定电位,溶液中硝酸根离子浓度的变化会引起硝酸根离子选择性敏感膜的电位变化,同时基于有序介孔碳(OMC)的固体接触传导层利用双电层电容充放电的性质补偿离子选择性敏感膜电位的变化,继而在固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极和对电极之间出现瞬时电流脉冲信号,通过对电流-时间实时响应曲线进行积分获得电量值。构建的固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的库仑读出信号在1.0×10-6-8.0×10-6 M和8.0×10-6-8.0×10-4 M浓度范围内显示出两个线性响应,检测限为4.0×10-7 M(3σ/s)。为了证明该读出策略分析应用的可行性,通过测量矿泉水样品中的硝酸根离子的浓度对基于OMC的固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极进行了测试,其检测结果与离子色谱和传统的电位测定结果相吻合,这表明固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的库仑信号是可靠且可以接受的。3.构建了固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的过氧化氢(H2O2)氧化电流读出策略。该读出方式是结合电流型传感器的高灵敏度和电位型传感器的高选择性特点所提出的,将工作电极和对电极与固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极分别放置在两个容器内,采用盐桥将两个容器连接,在工作电极与固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极之间施加恒定电压,促使H2O2在工作电极上发生氧化反应并获得氧化电流;通过改变硝酸根离子的浓度,调节固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极电位使工作电极电位发生变化,进而使H2O2的氧化电流发生变化;依据H2O2氧化电流的变化,实现硝酸根离子浓度的测定。构建的固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的H2O2氧化电流读出信号在5.0×10-6-1.0×10-4 M和1.0×10-4-1.0×10-3 M的浓度范围内有两个线性响应,其检测限为3.2×10-6 M(3σ/s)。将提出的固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的H2O2安培信号用于测量矿泉水样品中硝酸根离子的浓度,其基于H2O2的安培信号读数获得的结果与电位响应检测到的结果非常吻合,表明离子选择性电极从电位响应到电流信号的转换是可行和可靠的。
杨同同[6](2021)在《基于单壁碳纳米管的丝网印刷电极电位型传感器的研究》文中研究指明在电分析化学中,电化学传感器作为“核心”成为广大电化学工作者的研究重点。相对传统内充液式离子选择性电极,作为全固态离子选择性电极之一丝网印刷电极(SPE)由于具有制作相对简单、造价低廉、检测速度更快、更为方便使用和容易商业化等特点,而受到电化学工作者的青睐。固体接触式电极发展于液体接触式电极基础之上,改善了液体接触式电极检出限高的问题,极大的降低了测试检出限。固体接触式电极之一的丝网印刷电极属于多电极体系比之常用的单电极体系固体电极更方便操作的同时也更加廉价。以往电化学实验中常用的固体电极和液膜电极都只能单独作为工作电极使用,在进行检测操作时必须外接参比电极才能正常进行检测,在这点上明显的增加了操作的难度和困难。二电极体系的丝网印刷电极改变了以往传统电极单电极体系操作不方便、需要外接参比电极的问题,这无疑推动了固体电极在环境检测中的应用。本论文以提高二极丝网印刷电极电位型传感器的灵敏度、稳定性和响应性能为出发点,主要研究探索了基于单壁碳纳米管材料的二极丝网印刷电极电位型传感器,银粉改性作传导层的二极丝网印刷电极电位型传感器。(1)采用单壁碳纳米管与环氧树脂导电胶的混合物制备丝网印刷电极的传导层。当前形势下,基于纳米材料的丝网印刷电极(SPE)在环境和生物领域,有了一定长足的发展正在逐渐被人们应用到日常工作与生活里。然而在实际检测与应用里,此类电极也暴露出许多影响检测性能的使用问题,比较明显的问题在于因为纳米材料本身特性决定的其粘附性差导致纳米材料在参与制备传导层时,因为粘附性差传导层易与电极分离而影响使用。因此综合环氧树脂导电胶(CA)与丝网印刷电极的特点,对用于丝网印刷电极的固体接触层粘附性进行优化。本实验中固体接触层的粘合剂采用具有粘附性和导电性的环氧树脂导电胶(CA),传导层基体材料选用纳米材料单壁碳纳米管(SWCNT),以铅离子选择性电极为基础,构建出来了改善纳米材料缺点的丝网印刷电极(SPE)的制造方法。构建的基于CA-SWCNT做固体接触层的电极线性响应范围为1.0×10-7~1.0×10-3 M,检出限为1.9×10-7 M。通过实验以及数据的分析比对在,发现在电阻率、电极响应稳定性以及电容等电化学特性方面,构建的以环氧树脂导电胶和单壁碳纳米管混合物做传导层的丝网印刷电极和不添加环氧树脂导电胶的丝网印刷电极在这些方面表现的无较大出入。同时在实验中发现添加了环氧树脂导电胶的电极,在电位响应较为稳定的前提下,没有较明显的水层出现。综合以上,在传导层中添加环氧树脂导电胶可以有效的提高电极的性能。(2)采用改性银粉与环氧树脂导电胶混合做传导层来构建丝网印刷电极。银粉作为一种功能粉体材料,具有一些特殊的物理化学性能,在化学应用、生物医疗、环境、能源、和电子科技等领域有着广泛的应用,在科研上受到越来越多的关注。伴随着电子科技以及光伏产业的迅猛发展,对于银粉的要求和需求也越来越高。传统导电银粉在性状上主要为片状和球状,存在着电阻率和松装密度不理想的问题。本文通过对已有的导电银粉改性,在其性能上进行了优化,使其拥有更好的导电性,从而能够更好的使用于丝网印刷电极。结合改性过银粉的优异性能,本着改善丝网印刷电极电位型传感器的灵敏度、稳定性和响应性能的目的,用导电胶(CA)作为固体接触层的粘合剂,新型导电银粉作为固体接触层,研究探索了基于新型导电银粉材料的高稳定性丝网印刷电极电位型传感器。构建的基于新型导电银粉材料的丝网印刷电极线性范围是1.0×10-7~1.0×10-3M,检出限是2.2×10-7 M。基于基体材料较为优异的性能以此为传导层构建的丝网印刷电极在各个方面表现较为良好,表现出了优于单一材料制备的传导层的疏水性。该研究体系提供了一种新型固体传导层,对进一步研究丝网印刷电极奠定了基础。
曹庆朋[7](2020)在《体表汗液多参数电化学传感器及穿戴式检测装置的研制》文中研究说明汗液是由汗腺分泌的液体,包含丰富的电解质和代谢分子,在疾病诊断与健康监测领域具有巨大的潜力。与其它体液(如尿液、血液、唾液等)相比,汗液具有易获取、适合无创检测等优点,逐渐成为诊断领域的重要样本。体表汗液原位分析技术是目前汗液分析的主要技术之一。其不仅能够避免频繁的样本收集,而且可以实现对汗液中代谢物的连续监测,获取更多的生理信息。近几年,体表汗液原位分析检测的研究越来越多,然而该领域仍然存在一些技术上的问题和挑战。例如,在连续的体表原位检测时,旧汗液无法及时排离传感器,就会造成汗液在传感器表面的堆积,形成新旧汗液的混合液,影响检测的准确性。此外,在对汗液中包含的离子进行检测时,传统的离子传感器由于体积较大、工艺复杂,而无法集成到穿戴式设备中,阻碍了汗液原位检测的发展。进一步地,实现生物传感器和穿戴式设备的集成是体表汗液原位分析发展的关键。而开发具备电化学检测功能的穿戴式设备,不仅有助于推动汗液生理健康研究的发展,还能加快体表汗液原位分析技术迈向商业化的步伐。基于此,本论文以体表汗液原位检测为研究对象,以解决该领域存在的问题为目的展开深入研究。首先,针对汗液堆积和蒸发问题,制备了低成本、工艺简单的三维纸基微流体器件,用于检测过程中的汗液收集和导流,避免长时间连续汗液检测引起的汗液堆积和新旧汗液混合问题。其次,为解决传统离子选择性电极体积大、加工工艺复杂等问题,制备了全固态离子选择性电极用于体表汗液原位检测;进一步地,研制了智能腕表电化学检测平台,将其与三维微流体器件和全固态离子传感器结合用于体表汗液的原位离子检测研究。最后,在此基础上,提出了基于柔性印刷电路板为基底的穿戴式多参数汗液检测系统,实现多参数同步实时汗液检测。本文的主要研究工作和创新点具体如下:(1)首先为解决体表汗液检测过程中存在的汗液堆积和新旧汗液混合的问题,本文研制了基于丝网印刷技术的三维纸基微流体器件(3D-PMD)。利用滤纸本身的毛细虹吸效应,本文合理化设计滤纸的三维结构,采用蜡丝网印刷的方法在亲水性滤纸表面修饰疏水层,并以裁剪、折叠的方法制备出三维沟道,实现汗液的横向和纵向流通。研究过程中,为降低3D-PMD的样本量消耗以及满足不同传感器尺寸的需求,对该结构进行了优化研究,并首次将其应用到体表汗液原位检测中。3D-PMD不仅解决了汗液堆积等问题,同时能够将传感器与皮肤隔离开,降低了传感器被污染的风险,具有较大的研究价值。(2)其次,本文还通过Layer-by-Layer的方式在丝网印刷碳电极表面修饰敏感层,制备了葡萄糖电化学传感器。该传感器具有较宽的检测范围(5μM~1900μM),覆盖了汗液中葡萄糖的生理范围。本文将3D-PMD与葡萄糖传感器集成,实现运动场景下体表汗液葡萄糖的原位检测。结果表明,集成后的汗液葡萄糖检测设备能够成功获取体表汗液中葡萄糖的动态变化曲线,可进一步用于葡萄糖生理代谢的分析、研究。该集成设备具有成本低、制备工艺简单、可抛弃的优点,在体表汗液原位分析领域具有较好的应用前景。(3)用于体表汗液中离子水平分析的全固态离子选择性传感器的制备研究。本文利用丝网印刷技术在柔性PET基底上制备电极,通过在电极表面修饰离子选择性膜制备全固态Na+、K+选择性传感器,并对所制备传感器的重要参数进行了表征。结果表明,所制备的Na+和K+选择性电极:具有较宽的检测范围(Na+:8 m M~128 m M;K+:1 m M~32 m M)、较好的选择性和重复性、较高的一致性(RSD<3.5%)、长达5.5个小时的连续稳定检测时间以及长达14天的储存时间。本文制备的全固态离子选择性传感器具有柔性可弯曲、成本低、可批量化生产、可抛弃等优点,可作为具有良好应用前景的体表汗液离子检测的技术方案。(4)进一步地,为推进体表汗液分析技术的未来发展,本文研制了具备离子检测功能的智能腕表系统。智能腕表电路系统主要实现了双通道离子检测、电源管理以及LCD显示等功能,其中离子检测系统由开路电势检测电路实现。将所开发的智能腕表、离子选择性传感器、三维纸基微流体器件集成在一起,用于体表汗液中Na+和K+的实时监测,最后设计在体测试实验,实现了运动场景下的汗液离子动态检测。本文研制的智能腕表穿戴式设备具有功耗低、无线传输和实时显示等特点和功能,具有较大的实用价值。(5)基于柔性印刷电路板(FPCB)材料的传感器阵列和穿戴式检测电路的研制。本文以FPCB为柔性基底材料,利用丝网印刷技术制备了电极阵列,并通过修饰敏感材料制备了Na+、K+、p H和葡萄糖传感器。本文还设计了FPCB穿戴式检测电路,与传感器阵列连接,实现汗液中多参数的同步检测。同时,还开发了用于体表汗液检测数据接收的移动手机端应用程序,实现多个汗液标志物水平的实时显示。在此基础上,设计体表汗液多参数实时检测实验,验证该集成设备的实际应用能力。本文所开发的基于FPCB的传感器阵列和检测电路,不仅成功实现了运动场景下的体表汗液多参数同时检测,还具有成本低、可批量化生产等优点,并且该穿戴式设备适合佩戴于多个身体部位,具有良好的实际研究和应用价值。
杨孝松[8](2020)在《基于BODIPY的氢离子、钾离子探针制备及其传感性能研究》文中提出离子的定量分析在质量监测、医疗诊断以及污水处理等各行各业有着广泛的应用。准确、便捷、快速地测定样品中的离子浓度一直都是检测分析相关工作者所追求的目标。而在化工行业,钾离子,氢离子的检测一直都是关注的重点。钾盐在工业中有广泛的应用,具体体现在清洗剂、玻璃、建材、医药、纺织、染色、电子等领域中。目前,工业上常用的钾离子分析手段有:国标重量法,PVC膜电极法,各类光谱分析法等。pH的准确测定在现代科学中尤为重要,所有的化学、生物、生化过程,无论是否依赖于pH值,在确定材料的化学特征时,都需要对pH值进行分析。目前在工业生产中常用的pH值分析手段有:pH试纸,pH玻璃电极,荧光分析法等。以上氢离子、钾离子的分析手段都有着他们的优缺点及适用的场合,而本文设计合成了三种荧光探针分子,分别通过荧光分析法和离子选择性电极法来测量水样中的钾离子,氢离子浓度,其优势在于:探针的制备过程简单、离子检测操作方法简单,灵敏度高,可以实现快速便捷地测定钾离子和氢离子浓度。本文主要分为以下三个部分:1:三种荧光探针的合成:本章节设计合成了三种荧光探针,首先是通过已有的合成路线合成BODIPY类荧光分子,然后通过碳氢活化方法在其8位甲基上化学键合离子识别基团。本文选择了一种钾离子识别基团合成了一种钾离子荧光探针,选择了两种氢离子识别基团合成了两种氢离子荧光探针。2:以钾离子荧光探针为敏感材料,分别以荧光分析法和离子选择性电极法测定水相中钾离子浓度。首先,荧光分析法是将该钾离子荧光探针制成一定浓度的标准溶液,其在特定激发波长下的荧光光谱峰高会随着钾离子浓度的增加而增加,从而实现钾离子浓度的测定。而离子选择性电极是以该钾离子荧光探针为敏感材料制成PVC膜电极。在本部分,测定了荧光分析和离子选择性电极的各项性能,得出结论:荧光分析法没有线性关系,但是抗干扰能力,选择性优良;而钾离子选择电极有良好的线性关系和灵敏度,但是抗干扰能力和选择性较差。3:以两种氢离子荧光探针为敏感材料分别以荧光分析法和离子选择性电极法测定氢离子浓度。首先,荧光分析法是将两种氢离子荧光探针制成一定浓度的标准溶液,其在特定激发波长下的荧光光谱峰高会随着氢离子浓度的增加而增加,从而实现氢离子浓度的测定,而离子选择性电极是以氢离子荧光探针为敏感材料制成PVC膜电极。在本部分,测定了荧光分析和离子选择性电极的各项性能,得出结论:荧光分析法抗干扰能力强,灵敏度高,其中氢离子荧光探针1有着更低的检出限,氢离子荧光探针2有着更高的灵敏度;以氢离子荧光探针1为敏感材料的pH电极1虽然性能很差,难以满足pH的定量分析,但它可以将光照强度转化为了电势的高低,而以氢离子荧光探针2制作的pH电极2有着良好的稳定性,重复性,抗光干扰能力,抗金属离子干扰能力和较短的响应时间。
张云超[9](2020)在《重金属离子流活体检测微传感器研发及应用》文中研究说明非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)是一种检测活体材料生理功能的技术,通过它可以检测离子或者分子进出生物体的流动速率和三维运动方向等信息。该技术在检测过程中对生物样品不造成任何损伤,能保证测试所得数据是在样品正常生理状态下所产生。非损伤微测技术因具有非损伤性、高时空分辨率、实时动态测量等优势,被广泛应用于探究其他技术难以测得的生理指标,这对于研究生物体特别是植物生命活动规律以及植物与环境间的相互关系具有重要意义。离子微传感器是非损伤微测技术的重要组成部分,随着重金属微传感器技术的不断发展,该技术越来越多地被用于重金属生态毒理以及生物吸收富集重金属机制的研究。然而,目前能成熟应用的市场化的重金属微传感器仅有Cd2+的一种,这极大限制了非损伤微测技术在重金属生态毒理领域的应用。本研究主要通过对非损伤微测系统其它重金属离子Cu、Pb、Zn微传感器的研发、性能表征及优化,探究重金属微传感器在基于非损伤微测技术的植物根际重金属离子流活体检测中的应用。(1)研究首先以邻亚二甲苯基二(N,N-二异丁基二硫代氨基甲酸酯)(N,N,Nμ,Nμ-Tetracyclohexyl-2,2μ-thiodiacetamide)为离子载体建立了一种用于非损伤微测技术的Cu2+选择性微电极。以去离子水为背景,微电极对Cu2+的线性响应范围为10-110-6mol/L,检测下限为10-6.4 mol/L,能斯特斜率为27.29 mV/dec;以简易模拟土壤溶液为背景,微电极的线性响应范围为10-110-5 mol/L,能斯特斜率为26.37 mV/dec;微电极在pH2.06.5范围内保持电位稳定,可以正常工作;在实际植物样本根际离子流测样中可以保持很好的稳定性。(2)研究还以叔丁基杯[4]芳烃-四(N,N-二甲基硫代乙酰胺)[tert-butylcalix[4]arene-tetrakis(n,n-dimethylthioacetamide)]为离子载体建立了一种用于非损伤微测技术的Pb2+选择性微电极。以去离子水为背景,微电极对Pb2+的线性响应范围为10-210-7 mol/L,能斯特斜率为29.25 mV/dec;以简易模拟土壤溶液为背景,微电极在10-210-6mol/L范围内仍然呈线性响应,能斯特斜率为28.18 mV/dec;微电极在pH 1.07.0范围内保持电位稳定,可以正常工作;在实际植物样本测试中可以保持很好的稳定性。(3)同时还以二硫化四丁基秋兰姆(Tetra-n-butylthiuram Disulfide)为离子载体建立了一种用于非损伤微测技术的Zn2+选择性微电极,实现了活体条件下植物根际Zn2+离子流的实时、动态检测。以去离子水为背景,微电极对Zn2+的线性响应范围为10-610-1 mol/L,能斯特斜率为30.21 mV/dec;以简易模拟土壤溶液为背景,微电极的线性响应范围为5×10-510-1 mol/L,能斯特斜率为28.08 mV/dec,微电极在pH 3.57.0范围内保持电位稳定,可以正常工作;在实际植物样本测试中可以保持很好的稳定性。(4)研究最后使用自主研发并优化的的非损伤微测Cu2+、Pb2+、Zn2+选择性微电极以及市售的Cd2+选择性电极对重金属Zn/Cd超积累植物伴矿景天以及非超积累型的东南景天进行了根际离子流测试,结果发现伴矿景天与东南景天根际存在不同的重金属离子流特征,伴矿景天根部成熟区存在Zn2+、Cd2+外排的区域,这可能是其具有较强耐受重金属能力的重要原因。
刘斯洋[10](2020)在《全固态新型铵离子选择性电极的研制》文中研究说明氨氮是我国水质污染物总量控制指标,同时还是水环境质量的重要监测指标,氨氮含量常用于判断水质质量和水体受污染程度。目前监测水体中的氨氮主要采用分光光度法和氨气敏电极法,而前者存在需要对水样进行预处理、显色剂有较大毒性等缺点,后者检测条件较为严格,需用强碱调节水样的pH值,电极疏水性氨透气膜易被污染。电极法检测氨氮由于具有结构简单、响应速度快、检测适应范围广等优点,近年来发展迅速,但传统液接式离子选择性电极存在内参比溶液渗漏、电极难以微型化等弊端。全固态离子选择性电极使用固态接触层代替传统电极中的内参比溶液,电极结构简单,易于微型化,便于氨氮的原位实时监测,具有良好的应用前景,但研发尚处于起步阶段。本文采用电化学法分别制备了聚苯胺和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)固态接触层,代替内参比溶液实现离子/电子转导,结合优化的PVC敏感膜配方,成功研制出两种PVC敏感膜全固态铵离子选择性电极。通过紫外光聚合法合成了以聚丙烯酸丁酯为基材的新型铵离子敏感膜,并对固态接触层和铵离子敏感膜的制备工艺进行优化,成功研制出无外加增塑剂的全固态铵离子选择性电极。对所研制的全固态铵离子选择性电极的性能进行了评价和分析。本论文得出的主要结论如下:1、制备了以聚苯胺(PANI)为固态接触层的全固态铵离子选择性电极,探讨了固态接触层制备条件对电极响应性能的影响。扫描圈数和扫描电位均会影响生成的聚苯胺接触层的厚度、表面状态和氧化程度从而影响电极响应性能。聚苯胺的最佳制备工艺为:以1 mol/L盐酸苯胺溶液作为电解液,扫描速率为50 mV/s,扫描电位为0.45~0.90 V,扫描15圈。2、优化了塑化PVC铵离子敏感膜溶液配方,探讨了增塑剂、离子添加剂的选取及添加量对电极响应性能的影响。增塑剂可以降低PVC玻璃化温度,增加聚合物敏感膜内部离子载体的流动性,而离子添加剂的加入可以增加敏感膜上的阴离子位点,使得电极能够更灵敏的检测铵离子。PVC敏感膜的增塑剂为DOS、加入量为132 mg/mL,离子添加剂KTCl PB的加入量为0.33 mg。3、制备了以聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)为固态接触层的全固态铵离子选择性电极,探讨了固态接触层制备条件对电极响应性能的影响。无模板法可以自发形成致密的有序结构,掺杂剂使聚合物长链充分展开,聚合电位影响聚合物链反应速率、表面分布状态和氧化程度,而聚合电量与固态接触层膜厚密切相关。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)的最佳制备工艺为:0.01 mol/L EDOT与0.1 mol/L Na2SO4的混合溶液作为电解液,聚合电位为1.0 V,聚合电量为0.02 C。4、PANI和PEDOT固态接触层PVC敏感膜全固态铵离子选择性电极,均在10-1~10-55 mol/L范围内呈能斯特响应,响应斜率分别为59.30 mV/dec和56.08mV/dec,检测下限分别为10-5.35.3 mol/L和10-5.65.6 mol/L。PEDOT较PANI具有更小的电阻和较大的低频电容,电极具有更好的稳定性和更快的响应速度。与商用电极相比,二者均消除了Na+的干扰并提高了K+的选择性,电极检测结果准确、性能稳定。5、制备了聚丙烯酸丁酯敏感膜全固态铵离子选择性电极,以丙烯酸丁酯作为聚合单体,聚苯胺作为固态接触层,电极取得最优响应性能。电极的响应范围为10-1~10-55 mol/L,响应斜率为55.53 mV/dec,检测下限可达10-5.35.3 mol/L,对常见离子有优良的抗干扰性。无需外添加增塑剂,电极具有较好的稳定性和重现性。所研制的全固态铵离子选择性电极结构简单紧凑、性能稳定、使用寿命长、选择性好,在市政污水、工业废水等环境监测领域中有着广泛的应用前景。
二、离子选择性电极研究概述(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、离子选择性电极研究概述(论文提纲范文)
(1)硝酸根离子选择性电极的构建及研究进展(论文提纲范文)
1 硝酸根离子载体的合成 |
2 固体接触式聚合物膜硝酸根离子选择性电极 |
3 非聚合物膜硝酸根离子选择性电极 |
4 硝酸根离子选择性电极在环境中的典型应用 |
5 总结与展望 |
(2)固态钾离子电极的构建及血钾检测中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 离子选择性电极 |
1.2.1 离子选择性电极简介 |
1.2.2 离子选择性电极的基本结构与分类 |
1.2.3 离子选择性电极响应机理 |
1.2.4 评价离子选择性电极性能的参数 |
1.3 固态离子选择性电极 |
1.3.1 固态离子选择性电极简介 |
1.3.2 固态离子选择性电极分类 |
1.3.3 固态离子选择性电极的响应机理 |
1.3.4 固态离子选择性电极的性能评价方法 |
1.4 固态离子选择性电极研究进展 |
1.5 研究目的及意义 |
2 基于电沉积MnO_2的固态钾离子电极构建及血钾检测 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 实验方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 离子响应机理 |
2.3.2 电沉积MnO_2条件优化 |
2.3.3 电沉积MnO_2表征 |
2.3.4 钾离子响应 |
2.3.5 电化学阻抗测试 |
2.3.6 计时电位法分析测试 |
2.3.7 水层和抗干扰测试 |
2.3.8 实际样品检测 |
2.4 本章小结 |
3 基于Fe_3O_4修饰不同基底材料的固态钾离子电极构建及血钾检测 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验仪器 |
3.2.2 制备Fe_3O_4/rGO和 Fe_3O_4/MoS_2复合材料 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Fe_3O_4/rGO和 Fe_3O_4/MoS_2复合材料表征 |
3.3.2 转导层负载量优化 |
3.3.3 钾离子响应和水层及抗干扰测试 |
3.3.4 电化学阻抗测试 |
3.3.5 计时电位法分析测试 |
3.3.6 实际样品检测 |
3.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(3)水环境中低分子量有机胺以及六氟磷酸根的电化学法快速测定(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 有机胺概述 |
1.1.1 有机胺及其环境污染 |
1.1.2 有机胺分析方法 |
1.2 离子液体概述 |
1.2.1 离子液体及其分类 |
1.2.2 离子液体在电化学传感器中的应用 |
1.3 分子印迹 |
1.3.1 分子印迹概述 |
1.3.2 分子印迹制备方法 |
1.3.3 有机胺分子印迹电化学传感器 |
1.4 研究背景、目的和内容、技术路线 |
1.4.1 研究背景 |
1.4.2 研究目的和内容 |
1.4.3 本文的创新点 |
1.4.4 技术路线 |
第2章 新型[C_4H_5O_2F_3NS] Li离子交换定域体的合成及其脂肪胺的电位测定应用 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 试剂与仪器 |
2.1.2 试样配制 |
2.1.3 [C_4H_5O_2F_3NS]Li的表征 |
2.1.4 实验方法 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 [C_4H_5O_2F_3NS]Li表征 |
2.2.2 修饰电极的表征 |
2.2.3 低分子量脂肪胺的电位感应 |
2.2.4 离子色谱分离-自制电位检测有机胺 |
2.2.5 离子色谱中的四苯基硼酸钠与[C_4H_5O_2F_3NS]Li检测器柱效对比 |
2.2.6 标准曲线 |
2.2.7 加标回收率、精密度、重现性 |
2.2.8 实际样品测定 |
2.3 本章小结 |
第3章 硅溶胶凝胶分子印迹-伏安法测定环境中的三甲胺 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 试剂与仪器 |
3.1.2 试样配制 |
3.1.3 实验方法 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 TMA在不同探针中的电化学特性 |
3.2.2 不同脂肪胺在Ru(bpy)_3~(2+)-PBS中的循环伏安特性 |
3.2.3 Ru(bpy)_3~(2+)-有机胺体系的pH值优化 |
3.2.4 修饰电极表征 |
3.2.5 硅溶胶凝胶分子印迹干扰 |
3.2.6 标准曲线 |
3.2.7 重现性与稳定性 |
3.2.8 实际样品测定及加标回收率 |
3.3 本章小结 |
第4章 邻苯二胺分子印迹-伏安法测定组胺 |
4.1 实验部分 |
4.1.1 试剂与仪器 |
4.1.2 试样制备 |
4.1.3 实验方法 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 分子印迹电化学聚合表征 |
4.2.2 电极修饰电化学表征 |
4.2.3 洗脱与吸附时间优化 |
4.2.4 功能单体-模板分子比例的优化 |
4.2.5 扫描速率与扫描圈数的优化 |
4.2.6 干扰实验 |
4.2.7 标准曲线 |
4.2.8 重现性与稳定性 |
4.2.9 实际样品测定与加标回收率 |
4.3 本章小结 |
第5章 碳糊离子选择性电极的制备及测定水体中的六氟磷酸根 |
5.1 实验部分 |
5.1.1 试剂与仪器 |
5.1.2 试样制备 |
5.1.3 实验方法 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 电极系统及离子交换机理 |
5.2.2 固态离子液体的结构分析 |
5.2.3 指示电极的制备 |
5.2.4 实验温度的选择 |
5.2.5 工作缓冲溶液的选择 |
5.2.6 干扰离子 |
5.2.7 精密度 |
5.2.8 准确度 |
5.2.9 PF_6~-水解动力学研究 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(4)聚磷菌全细胞有机磷农药传感器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 有机磷农药概述 |
1.1.1 有机磷农药 |
1.1.2 有机磷农药的降解 |
1.2 有机磷农药分析方法 |
1.2.1 光谱法 |
1.2.2 色谱法 |
1.2.3 免疫分析法 |
1.2.4 酶抑制法 |
1.2.5 生物芯片技术 |
1.2.6 生物传感器法 |
1.3 聚磷菌的作用机制 |
1.3.1 聚磷菌 |
1.3.2 聚磷菌的应用 |
1.4 聚磷菌胞外酶的特性及应用 |
1.4.1 有机磷水解酶(OPH) |
1.4.2 酶的分离纯化 |
1.4.3 固定化酶 |
1.4.4 OPH有机磷水解酶的应用 |
1.5 磷酸根的检测方法 |
1.5.1 磷钼蓝紫外-可见分光光度法 |
1.5.2 荧光分光光度法及化学发光法 |
1.5.3 伏安分析法 |
1.5.4 磷酸根离子选择性电极法 |
1.6 本实验的研究目的、内容、技术路线 |
1.6.1 研究目的和内容 |
1.6.2 技术路线 |
第二章 聚磷菌的驯化 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 材料 |
2.2.1.1 试剂 |
2.2.1.2 仪器与设备 |
2.2.1.3 聚磷菌菌种 |
2.2.1.4 培养液的配制 |
2.2.2 方法 |
2.2.2.1 聚磷菌驯化 |
2.2.2.2 驯化聚磷菌对有机磷农药的降解 |
2.2.2.3 驯化前后聚磷菌降解有机磷的影响因素 |
2.2.2.4 聚磷菌菌种的分离 |
2.2.2.5 聚磷菌干膜的制作 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 聚磷菌的驯化 |
2.3.2 驯化聚磷菌对有机磷农药的降解 |
2.3.3 驯化前后聚磷菌降解有机磷的影响因素 |
2.3.3.1 乙酸含量的影响 |
2.3.3.2 pH的影响 |
2.3.3.3 温度的影响 |
2.3.3.4 溶解氧含量的影响 |
2.3.4 丙酮耐受性的聚磷菌菌落的分离培养 |
2.3.5 干燥时长对干膜化菌剂活性的影响 |
2.3.6 干膜化菌剂活性保存时间 |
2.4 本章小结 |
第三章 聚磷菌中一种水解酶的纯化和性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 材料 |
3.2.1.1 试剂 |
3.2.1.2 仪器与设备 |
3.2.2 实验方法 |
3.2.2.1 粗酶液的制备 |
3.2.2.2 DEAE-Sepharose FF阴离子交换层析和粗酶SDS-PAGE |
3.2.2.3 蛋白质等电点pI测定 |
3.2.2.4 胞外酶酶活测定 |
3.2.2.5 驯化后酶与p-NPP的最佳反应时间 |
3.2.2.6 酶的最适反应温度和pH |
3.2.2.7 酶反应动力学常数K_m及V_(max)的测定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 DEAE-Sepharose FF阴离子交换层析 |
3.3.2 SDS-PAGE |
3.3.3 OPH等电点测定 |
3.3.4 驯化菌胞外酶与p-NPP的反应动力学 |
3.3.5 酶的最适反应温度 |
3.3.6 酶的最适反应pH |
3.3.7 酶反应动力学常数K_m及V_(max)的测定 |
3.4 本章小结 |
第四章 [Hmim]PF_6敏感膜磷酸二氢根离子选择性电极 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 材料 |
4.2.1.1 试剂 |
4.2.1.2 仪器与设备 |
4.2.2 方法 |
4.2.2.1 离子选择性电极的制备 |
4.2.2.2 不同碳数[C_nmim]PF_6离子液体作指示电极液膜 |
4.2.2.3 温度对电极响应时间的影响 |
4.2.2.4 电极稳定性及重现性 |
4.2.2.5 疏水性有机溶剂稀释液膜对电极电位差的影响 |
4.2.2.6 碳纳米管(CNT)添加量对电极电位差的影响 |
4.2.2.7 离子选择性系数的调查 |
4.2.2.8 [Hmim]PF_6膜电极感应机理的研究 |
4.2.2.9 实样测定 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 指示液膜电极的选择 |
4.3.2 温度对电极响应时间的影响 |
4.3.3 电极的稳定性 |
4.3.4 电极的重现性 |
4.3.5 疏水性有机溶剂稀释液膜对电位差的影响 |
4.3.6 碳纳米管(CNT)添加量对电位差的影响 |
4.3.7 电极离子选择性系数 |
4.3.8 电位感应机理 |
4.3.9 实样测定 |
4.4 本章小结 |
第五章 微型传感器的研制 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 材料 |
5.2.1.1 试剂 |
5.2.1.2 仪器与设备 |
5.2.2 方法 |
5.2.2.1 微型化微生物传感器中的聚磷菌的固定化 |
5.2.2.2 微型化微生物传感器的聚磷菌吸磷及释磷的最佳时长 |
5.2.2.3 微型化指示电极的制备 |
5.2.2.4 微型化传感器制备及使用 |
5.2.2.5 实样测定 |
5.2.2.6 OPH传感器的制备 |
5.2.2.7 OPH传感器分析性能 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 微生物传感器 |
5.3.1.1 固定前后聚磷菌对甲胺磷的降解 |
5.3.1.2 聚磷菌与固定胶的最佳混合比例 |
5.3.1.3 微型化传感器的聚磷菌吸磷及释磷的最佳时长 |
5.3.1.4 微型化微生物传感器对甲胺磷的测定 |
5.3.1.5 实样测定结果与乙酰胆碱酶抑制法比较 |
5.3.2 OPH传感器 |
5.3.2.1 缓冲液浓度和初始pH对OPH传感器的影响 |
5.3.2.2 OPH传感器的标准曲线及检出限 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(5)固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的构建及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 离子选择性电极 |
1.2.1 离子选择性电极的简介 |
1.2.2 离子选择性电极的结构 |
1.2.3 离子选择性电极的响应原理 |
1.2.4 离子选择性电极的评价参数 |
1.2.5 离子选择性电极的分类 |
1.2.6 离子选择性电极的优点 |
1.3 全固态离子选择性电极 |
1.3.1 全固态离子选择性电极的概述 |
1.3.2 全固态离子选择性电极的分类 |
1.3.3 固体接触式离子选择性电极的响应机理 |
1.3.3.1 基于氧化还原电容材料的转导机理 |
1.3.3.2 基于双电层电容材料的转导机理 |
1.4 离子选择性电极的读出策略 |
1.4.1 库仑信号读出策略 |
1.4.2 电化学发光信号读出策略 |
1.4.3 光电电流信号读出策略 |
1.4.4 比色信号读出策略 |
1.4.5 荧光信号读出策略 |
1.4.6 伏安电流信号读出策略 |
1.5 固体接触式离子选择性电极在硝酸盐检测方面的应用 |
1.6 本论文研究思路及研究内容 |
1.7 本论文创新点 |
第2章 基于库仑信号读出的固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的构建及应用 |
2.1 前言 |
2.2 实验内容 |
2.2.1 实验试剂材料 |
2.2.2 电极的制备与活化 |
2.2.3 电化学性质表征 |
2.2.4 离子选择性电极电位响应 |
2.2.5 离子选择性电极的计时电流测定 |
2.2.6 实际样品的测定 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 实验原理 |
2.3.2 GC/OMC电极的表征 |
2.3.3 GC/OMC/NO_3~--ISE的电位测定 |
2.3.4 库仑信号读出的实验条件优化 |
2.3.4.1 OMC固体接触量的条件优化 |
2.3.4.2 聚合物基质类型的条件优化 |
2.3.5 基于OMC固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的库仑信号性能 |
2.3.6 GC/OMC/NO_3~--ISE电极的稳定性测试 |
2.3.7 GC/OMC/NO_3~--ISE电极的干扰测试 |
2.3.8 GC/OMC/NO_3~--ISE电极的选择性测试 |
2.4 实际应用 |
2.5 小结 |
第3章 基于过氧化氢氧化电流信号读出的固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的构建及应用 |
3.1 前言 |
3.2 实验内容 |
3.2.1 实验所用试剂及材料 |
3.2.2 电极的制备与活化 |
3.2.3 缓冲溶液和盐桥的制备 |
3.2.4 过氧化氢的电化学性质表征 |
3.2.5 GC/OMC/NO_3~--ISE电极的电位测定 |
3.2.6 GC/OMC/NO_3~--ISE电极的计时电流测定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 实验原理与理论模拟 |
3.3.2 H2O2 实验条件探究 |
3.3.3 GC/OMC/NO_3~--ISE的电位检测 |
3.3.3.1 GC/OMC/NO_3~--ISE作为工作电极 |
3.3.3.2 GC/OMC/NO_3~--ISE作为参比电极 |
3.3.3.3 电位稳定性 |
3.3.4 基于H_2O_2非酶计时电流测试 |
3.3.4.1 固定电位的选择 |
3.3.4.2 基于H_2O_2的GC/OMC/NO_3~--ISE的计时电流信号 |
3.3.5 基于H_2O_2的安培信号的选择性 |
3.4 实际应用 |
3.5 小结 |
第4章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
(6)基于单壁碳纳米管的丝网印刷电极电位型传感器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 纳米材料碳纳米管 |
1.2 银粉改性 |
1.3 离子选择性电极的概况 |
1.3.1 离子选择性电极简介 |
1.3.2 离子选择性电极的响应原理 |
1.3.3 离子选择性电极的检测线性范围和检出限 |
1.4 丝网印刷电极的概况介绍 |
1.4.1 丝网印刷电极的简介 |
1.4.2 丝网印刷电极的响应机理 |
1.4.3 全固态离子选择性电极的测试指标 |
1.5 本文研究思路及研究内容 |
2 基于单壁碳纳米管的Pb~(2+)选择电极的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验耗材 |
2.2.2 单壁碳纳米管传导层的制备 |
2.2.3 丝网印刷电极样品的制作 |
2.2.4 电极电位测试 |
2.2.5 接触角的测量 |
2.3 结果和讨论 |
2.3.1 制备的导电胶-单壁碳纳米管传导层的形貌表征 |
2.3.2 丝网印刷电极的阻抗测试分析 |
2.3.3 丝网印刷电极抗干扰因素(O_2、CO_2和光照)的影响 |
2.3.4 丝网印刷电极计时电位测试分析 |
2.3.5 丝网印刷电极响应电位测试分析 |
2.3.6 丝网印刷电极的水层分析测试 |
2.3.7 接触角的表征 |
2.4 结论 |
3 基于改性银粉的Pb~(2+)选择电极的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验耗材 |
3.2.2 银粉改性的讨论 |
3.2.3 银粉改性实验方法 |
3.2.4 固体传导层的制备 |
3.2.5 丝网印刷电极样品的制作 |
3.2.6 电极电位测试 |
3.2.7 接触角的测量 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 银粉改性后的电镜形貌表征 |
3.3.2 电化学阻抗分析 |
3.3.3 以改性银粉制备传导层丝网印刷电极的扛干扰 |
3.3.4 计时电位的测试 |
3.3.5 以CA-Ag作传导层丝网印刷电极电位响应 |
3.3.6 丝网印刷电极的水层测试 |
3.3.7 接触角的表征 |
3.4 结论 |
4 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(7)体表汗液多参数电化学传感器及穿戴式检测装置的研制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 体表汗液检测概述 |
1.1.1 汗液代谢的生理意义 |
1.1.2 体表汗液分析技术的发展 |
1.1.3 体表汗液原位分析的优势 |
1.2 体表汗液原位分析的发展现状 |
1.2.1 体表汗液电化学传感器检测技术 |
1.2.2 柔性材料在体表汗液原位分析中的应用 |
1.2.3 体表汗液原位分析技术的研究进展 |
1.3 体表汗液原位分析技术存在的问题 |
1.4 本文的研究方向和主要研究内容 |
第二章 用于体表汗液检测的三维纸基微流体技术的研究 |
2.1 引言 |
2.2 纸基微流控技术简介 |
2.3 用于体表汗液检测的三维纸基微流体制备 |
2.3.1 三维纸基微流体结构的设计 |
2.3.2 三维纸基微流体的制备 |
2.4 三维纸基微流体的性能表征 |
2.4.1 蜡丝网印刷改性滤纸表征 |
2.4.2 3D-PMD三维沟道的表征测试 |
2.4.3 3D-PMD的优化设计 |
2.4.4 优化后的 3D-PMD的表征 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于3D-PMD的体表汗液葡萄糖检测研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂与仪器 |
3.2.2 丝网印刷电极制作工艺 |
3.2.3 丝网印刷平面碳电极的预处理 |
3.2.4 Layer-by-layer工艺制备葡萄糖传感器 |
3.2.5 葡萄糖传感器的电化学测试 |
3.3 结果和讨论部分 |
3.3.1 丝网印刷碳电极的表征结果 |
3.3.2 体表汗液葡萄糖传感器性能表征 |
3.3.3 基于 3D-PMD的体表汗液葡萄糖传感器在体测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 用于体表汗液原位检测的全固态离子传感器的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 试剂与仪器 |
4.2.2 丝网印刷电极的制作 |
4.2.3 全固态Na~+和K~+选择性电极制作 |
4.2.4 PVB-Ag/AgCl参比电极的制备 |
4.2.5 离子选择性电极的表征实验 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 参比电极稳定性测试结果 |
4.3.2 全固态Na~+和K~+选择性电极的性能测试 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于智能腕表平台的穿戴式汗液离子检测系统的研制 |
5.1 引言 |
5.2 基于喷蜡打印技术的三维纸基微流体器件的制备和表征 |
5.3 智能腕表系统设计和测试 |
5.3.1 智能腕表系统电路设计 |
5.3.2 智能腕表程序结构 |
5.3.3 腕表离子检测系统的测试 |
5.4 基于智能腕表平台的在体测试 |
5.4.1 在体测试实验设计 |
5.4.2 在体测试结果分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 全集成FPCB基底的穿戴式汗液多参数检测系统研制 |
6.1 引言 |
6.2 基于FPCB基底的电化学检测系统电路设计 |
6.2.1 柔性PCB系统控制电路设计 |
6.2.2 电化学传感器前端信号采集电路设计 |
6.3 基于单片机的嵌入式程序设计和手机用户界面开发 |
6.3.1 基于单片机的嵌入式程序设计 |
6.3.2 基于Android系统的的手机用户界面开发 |
6.4 FPCB基底的传感器阵列设计与表征 |
6.4.1 FPCB基底的传感器电极阵列的制备 |
6.4.2 基于聚苯胺的H~+选择性电极制备和表征 |
6.4.3 传感器阵列与柔性PCB电路集成测试 |
6.5 全集成FPCB的电化学汗液多参数检测系统的在体测试 |
6.5.1 在体测试的设计 |
6.5.2 在体测试结果分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
个人简介 |
攻读博士学位期间主要的研究成果 |
(8)基于BODIPY的氢离子、钾离子探针制备及其传感性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 前言 |
1.1 钾离子、氢离子分析技术现状 |
1.1.1 传统钾离子分析技术 |
1.1.2 新型钾离子分析技术 |
1.1.3 传统pH分析技术 |
1.1.4 新型pH分析技术 |
1.2 荧光分析 |
1.2.1 概述 |
1.2.2 BODIPY类荧光分子 |
1.2.3 荧光探针 |
1.2.4 荧光探针分子响应机理 |
1.2.5 钾离子荧光探针 |
1.2.6 pH荧光探针 |
1.3 离子选择性电极 |
1.3.1 电极的基本构造 |
1.3.2 膜电位Φ_m |
1.3.4 PVC膜电极 |
1.3.5 全固态离子选择性电极 |
1.4 总结与展望 |
1.5 本文的主要研究内容及创新点 |
参考文献 |
第二章 三种基于BODIPY荧光探针的制备 |
2.1 引言 |
2.1.1 BODIPY类荧光探针 |
2.1.2 BODIPY母核的修饰方法 |
2.2 试剂与仪器 |
2.3 BODIPY母核的合成 |
2.4 钾离子荧光探针的合成 |
2.5 氢离子荧光探针的合成 |
2.5.1 氢离子荧光探针1的合成 |
2.5.2 氢离子荧光探针2的合成 |
2.6 具体实验操作 |
2.7 结论 |
参考文献 |
第三章 以钾离子荧光探针为敏感材料通过荧光传感与电位传感测定钾离子浓度 |
3.1 引言 |
3.2 试剂与仪器 |
3.3 荧光法测试钾离子浓度 |
3.3.1 紫外可见吸收光谱 |
3.3.2 荧光强度-钾离子浓度标准曲线的测试 |
3.3.3 抗干扰能力、重现性测试 |
3.3.4 选择性测试 |
3.3.5 小结 |
3.4 钾离子选择电极法测钾离子浓度 |
3.4.1 PVC膜钾离子选择性电极的制备 |
3.4.2 膜组分的条件优化 |
3.4.3 标准曲线的测试和绘制 |
3.4.4 稳定性测试 |
3.4.5 抗干扰能力测试 |
3.4.6 响应时间 |
3.4.7 选择性测试 |
3.4.8 小结 |
3.5 结论 |
参考文献 |
第四章 以氢离子荧光探针为敏感材料通过荧光传感与电位传感测定氢离子浓度 |
4.1 引言 |
4.2 试剂与仪器 |
4.3 荧光法测试pH |
4.3.1 紫外可见吸收光谱 |
4.3.2 荧光强度-pH标准曲线的测试 |
4.3.3 抗干扰能力测试 |
4.3.4 小结 |
4.4 pH电极法测试pH |
4.4.1 PVC膜pH电极的制备 |
4.4.2 膜组分的条件优化 |
4.4.3 标准曲线的测试和绘制 |
4.4.4 稳定性、重复性测试 |
4.4.5 响应时间 |
4.4.6 抗干扰能力测试 |
4.4.7 pH电极1电位-光强关系的探索 |
4.4.8 小结 |
4.5 结论 |
参考文献 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(9)重金属离子流活体检测微传感器研发及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 重金属污染概述 |
1.1.1 土壤重金属污染现状 |
1.1.2 重金属对植物的毒害作用及土壤重金属污染修复 |
1.2 植物体吸收重金属的检测方法 |
1.3 非损伤微测技术概述 |
1.3.1 非损伤微测技术简介 |
1.3.2 非损伤微测技术的组成 |
1.3.3 非损伤微测技术离子选择性微电极 |
1.3.4 非损伤微测技术检测原理 |
1.3.5 非损伤微测技术在植物生理功能的应用 |
1.4 非损伤微测技术在重金属生态毒理效应研究中的应用 |
1.4.1 重金属污染的生物监测与预警 |
1.4.2 重金属耐受与毒理机制 |
1.4.3 重金属吸收与富集机制 |
1.4.4 重金属超积累植物和低积累作物品种筛选 |
1.5 研究目的与意义 |
2 铜离子流活体检测微传感器的研发 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂材料与仪器设备 |
2.2.2 Cu~(2+)液体离子交换剂的配制 |
2.2.3 Cu~(2+)选择性微电极标定液和灌充液的配制 |
2.2.4 Cu~(2+)选择性微电极的制备 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 不同成分配比液体离子交换剂对Cu~(2+)选择性微电极能斯特斜率的影响.. |
2.3.2 灌充液对Cu~(2+)选择性微电极的影响 |
2.3.3 选择性系数 |
2.3.4 Cu~(2+)选择性微电极的线性响应范围和检测下限 |
2.3.5 溶液pH对Cu~(2+)选择性微电极的影响 |
2.3.6 稳定性 |
2.4 小结 |
3 铅离子流活体检测微传感器的研发 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂材料与仪器设备 |
3.2.2 Pb~(2+)液体离子交换剂的配制 |
3.2.3 Pb~(2+)选择性微电极标定液和灌充液的配制 |
3.2.4 Pb~(2+)选择性微电极的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 不同成分配比液体离子交换剂对Pb~(2+)选择性微电极能斯特斜率的影响.. |
3.3.2 灌充液对Pb~(2+)选择性微电极的影响 |
3.3.3 选择性系数 |
3.3.4 Pb~(2+)选择性微电极的线性响应范围和检测下限 |
3.3.5 溶液pH对Pb~(2+)选择性微电极的影响 |
3.3.6 稳定性 |
3.4 小结 |
4 锌离子流活体检测微传感器的研发 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂材料与仪器设备 |
4.2.2 Zn~(2+)液体离子交换剂的配制 |
4.2.3 Zn~(2+)选择性微电极标定液和灌充液的配制 |
4.2.4 Zn~(2+)选择性微电极的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 不同成分配比液体离子交换剂对Zn~(2+)选择性微电极能斯特斜率的影响.. |
4.3.2 灌充液对Zn~(2+)选择性微电极的影响 |
4.3.3 选择性系数 |
4.3.4 Zn~(2+)选择性微电极的线性响应范围和检测下限 |
4.3.5 溶液pH对Zn~(2+)选择性微电极的影响 |
4.3.6 稳定性 |
4.4 小结 |
5 伴矿景天与东南景天根际重金属离子流检测 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂材料与仪器设备 |
5.2.2 供试植物以及培养条件 |
5.2.3 实验方法 |
5.3 伴矿景天与东南景天根际重金属离子流检测 |
5.4 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
(10)全固态新型铵离子选择性电极的研制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 氨氮含量检测方法 |
1.2.1 分光光度法 |
1.2.2 离子色谱法 |
1.2.3 滴定法 |
1.2.4 电化学法 |
1.3 离子选择性电极 |
1.3.1 离子选择性电极的发展 |
1.3.2 传统离子选择性电极的结构 |
1.3.3 离子选择性电极响应原理 |
1.3.4 离子选择性电极性能参数 |
1.4 全固态离子选择性电极 |
1.4.1 全固态离子选择性电极发展历程 |
1.4.2 全固态离子选择性电极分类 |
1.4.3 全固态离子选择性电极响应机理 |
1.4.4 全固态离子选择性电极的水层现象 |
1.5 铵离子选择性电极研究进展 |
1.6 本论文研究思路及研究内容 |
第2章 聚苯胺固态接触层全固态铵离子选择性电极 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料与仪器 |
2.2.2 以聚苯胺为固态接触层的全固态铵离子选择性电极的研制 |
2.2.3 固态接触层的制备 |
2.2.4 铵离子敏感膜的制备 |
2.2.5 GC/PANI/NH_4~+-ISE电极的性能 |
2.3 本章小结 |
第3章 基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)的全固态铵离子选择性电极 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料与仪器 |
3.2.2 以聚(3,4-乙烯二氧噻吩)为固态接触层的全固态铵离子选择性电极的研制 |
3.2.3 固态接触层的制备 |
3.2.4 GC/PEDOT/NH_4~+-ISE电极的性能 |
3.3 本章小结 |
第4章 丙烯酸酯类敏感膜全固态铵离子选择性电极 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料与仪器 |
4.2.2 丙烯酸酯类基体材料全固态铵离子选择性电极的制备 |
4.2.3 固态接触层的制备 |
4.2.4 GC/PANI/NH_4~+(PBA)-ISE电极的性能 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
四、离子选择性电极研究概述(论文参考文献)
- [1]硝酸根离子选择性电极的构建及研究进展[J]. 尹坦姬,王贺敏,秦伟. 化学研究与应用, 2021(10)
- [2]固态钾离子电极的构建及血钾检测中的应用[D]. 刘婷. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]水环境中低分子量有机胺以及六氟磷酸根的电化学法快速测定[D]. 石金伟. 扬州大学, 2021(08)
- [4]聚磷菌全细胞有机磷农药传感器的研究[D]. 郭子娴. 扬州大学, 2021(08)
- [5]固体接触式硝酸根聚合物膜离子选择性电极的构建及应用[D]. 王贺敏. 鲁东大学, 2021(12)
- [6]基于单壁碳纳米管的丝网印刷电极电位型传感器的研究[D]. 杨同同. 烟台大学, 2021(09)
- [7]体表汗液多参数电化学传感器及穿戴式检测装置的研制[D]. 曹庆朋. 浙江大学, 2020(01)
- [8]基于BODIPY的氢离子、钾离子探针制备及其传感性能研究[D]. 杨孝松. 扬州大学, 2020(01)
- [9]重金属离子流活体检测微传感器研发及应用[D]. 张云超. 烟台大学, 2020(02)
- [10]全固态新型铵离子选择性电极的研制[D]. 刘斯洋. 武汉科技大学, 2020(01)